2023-2024学年人教版必修二DNA的复制学案.docx

第3节DNA的复制课标内容(1)概述DNA分子通过半保留方式进行复制。(2)结合DNA双螺旋结构模型，阐明DNA通过复制传递遗传信息。自主梳理知识点1对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据1 .对DNA复制的推测(1)半保留复制提出者：沃森和克里克。假说内容raDNA复制时,DNA双螺旋解开.互园一补的碱基之间的典断裂/模板-DNA分子解开的两条单锥-游离的4种脱氧核伊酸原则)-碱基互补配对原则ra新合成的每个DNA分子中，都保留黄-了原来DNA分子中的一条链.因此.LJ这种复制方式称作半保留复制(2)全保留复制：DNA已制以DNA双链为模板,子代DNA的双链都是新合成的。2.DNA半保留复制的实验证据实验方法：同位素标记技术和离心技术。实验原理：只含i5N的DNA密度大，只含14N的DNA密度小，一条链含14N>一条链含15N的双链DNA密度居中。(3)实验假设：DNA分子以半保留的方式复制。(4)实验结果预期：离心后应出现三条DNA带。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNAo中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNAo轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNAo(5)实验过程大肠杆菌在含有E&及甯秋射姓，美的培养液中生长若A一种钝次性同位孑干代.使DNA双链O充分标记I转入含“N的培养液中提取DT区咽型进行密度梯宿OO度离心III7中轻带D2甲力中带噌UnR¼i重带七日UU'(a)立即(b)繁殖(C)繁殖取出一代后两代后,/取出取出金"美w和/全由美中率i(6)实验结论：DNA的复制方式为半保留复制。知识点2DNA复制的过程瑟-以亲代DNA为模板仆成f代DNA的过程(O)-有丝分裂前的邂和减数分裂前的间期扁册-主要是细胞核正丙级拉休和叶绿冰(I连)模板、甦3能量、幅等I年-半保留复制、边解旋边史制否。通过复制将遗传信息从亲代细胞传递给迂J-r代细胞,从而保持遗传信息的连续性需要细胞提供!！量链还包括IWAjI接跖 (JiaIwA片如华i,'l亲代 DNDNA聚合: 酶需要解旋酶的作用 结果：将DNA双 理的两条链解开 篇正F开后的每一 I根板厂条理链DNA 向IF高的4种脱 四好氧核甘酸> ?N.A(原则卜方向卜碱网互补配 过原则 子链从S-端-3'-端 每条新链与其对 电新螺旋卜应的模板链盘准确更 制原因绕成双螺旋结蚪DNA独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板,通过了基互补配对.保证了复制能够准确地进行提醒I(I)DNA复制过程中，氢键的断裂需要解旋酶的催化，而氢键的形成不需要酶的催化。(2)不分裂的细胞一般不存在DNA的复制。Bl自查自纠(1)克里克和沃森证明了DNA复制为半保留复制。(X)提示：克里克和沃森提出了遗传物质自我复制假说，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，证明了DNA的半保留复制。(2)全保留复制的子代DNA的双链都是新合成的。(J)(3)所有的真核细胞内都能进行DNA复制。(X)提示：哺乳动物成熟的红细胞因无细胞核和各种细胞器而不能进行DNA复制。(4)DNA复制时，双螺旋的两条链全部解开后，才开始子链的合成。(X)提示：DNA复制是一个边解旋边复制的过程。(5)在DNA复制过程中，解旋酶破坏的是氢键，不能将DNA水解为脱氧核甘酸。()合作探究一、DNA半保留复制的实验证据【情境探疑】结合教材P54证明DNA半保留复制的实验，思考并回答下列有关问题：(1)用铅笔在下图中画出预期的结果Ztf=Zf=2,Nl,N-DNA14NZ15N-DNAISNiN-DNA亲代第一代第二代提示：=¢=3l,N,N-DNAe-11NZ15N-DNA-15NZ15N-DNA-三亲代第一代第二代(2),5N和14N具有放射性吗？本实验是根据同位素放射性的位置确定DNA条带的位置吗？提示：-n和都不具有放射性，所以本实验并不是根据同位素放射性的位置来确定DNA条带的位置。(3)为什么用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，能得到含15N的大肠杆菌？提示：因为将大肠杆菌培养在含I5NH4。的培养液中繁殖多代后，培养液中的氮可被大肠杆菌用于合成含15N的四种脱氧核甘酸分子，作为DNA复制的直接原料，最终得到含5N的大肠杆菌。(4)如果是全保留复制，实验结果预期会是怎样的？提示：如果是全保留复制，第一代的结果：一半的细胞中DNA是15NZ15N-DNA,另一半的细胞中DNA是nn4n-DNA；第二代的结果：1/4的细胞中DNA是15NZ15N-DNA,3/4的细胞中DNA是14NZ14N-DNA0(5)事实上，第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了哪种复制方式？提示：排除了全保留复制的方式。【典例应用】例1把培养在含轻氮(MN)环境中的细菌，转移到含重氮1N)环境中培养，连续复制两轮的时间后，离心分离其DNA,结果应如图()答案B解析只含MN的细菌，转移到含重氮kiN的环境中培养复制一轮的时间，由半保留复制特点可知，所形成的子代中每个DNA分子都是一条链含I5N、另一条链含.N标记；再复制一轮，共形成4个DNA分子，其中只有两个DNA分子是一条链含I5N、另一条链含hiN标记，另两个DNA分子两条链都含5n标记，即子代有1/2中带、1/2重带。二、DNA复制的过程【情境探疑】1.DNA聚合酶不能从头合成DNA,只能从3，一端延伸DNA链，因此在复制过程中需要RNA引物，下图表示DNA复制过程。解旋醐5'聚合酹RNA引物llnnnIllllnIn据图可知，DNA聚合酶使两条子链从5，一端到3，一端，还是从3，一端到5，一端进行合成？提示：从5，一端到3，一端进行。合成的两条子链间碱基排列顺序相同还是互补？提示：互补。(3)DNA分子的复制具有哪些特点？提示：半保留复制、边解旋边复制。2.如果用15N标记某一DNA分子的两条链，让其在含有14N的环境中复制次,结合DNA分子半保留复制的特点，回答下列问题：复制次后，DNA分子总数和含有15N的DNA分子数分别是多少？提示：2"个;2个。(2)复制次后，DNA分子中含14N的DNA分子数和只含14N的DNA分子数分别是多少？提示：2个；(2"2)个。(3)复制次后，DNA分子中脱氧核苜酸链数、含5N的脱氧核苜酸链数、含的脱氧核甘酸链数分别是多少？提示：2.1条;2条；(2+12)条。0归纳提升1.DNA复制的起点和方向原核生物：单起点双向复制:复制起点环状M4的更制真核生物：多起点双向复制多起点复制提高了复制的效率。在复制速率相同的前提下，真核生物细胞的复制泡大小不一，原因是它们的复制起始时间有先后，上图中DNA是从其最右边开始复制的。2.DNA复制中相关计算的规律方法DNA复制为半保留复制，若将一个双链均被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：isNlIN亲代代,sNj,NuN:,5N/'/2代HH!W代HNIJ2"(1)子代DNA分子数：2个。无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。含14N的DNA分子有2个，只含MN的DNA分子有(2-2)个，做题时应看准是“含”，还是“只含”。(2)子代DNA分子的总链数：2X2=2"+1条。无论复制多少次，含5N的链数始终是2条，做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。含14N的链数是(2+i2)条。(3)消耗的脱氧核甘酸数：若一亲代DNA分子含有某种脱氧核甘酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核甘酸%X(2"-1)个。若进行第次复制，则需消耗该脱氧核昔酸数为mX2r个。【典例应用】例2下图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述正确的是()A.DNA分子在酶的作用下水解成脱氧核甘酸，酶催化碱基对之间的连接B.在复制过程中解旋和复制是同时进行的C.解旋酶能使双链DNA解开，并且不需要消耗ATPD.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子答案B解析酶是解旋酶，作用于氢键，酶是DNA聚合酶，催化脱氧核甘酸的连接，A错误；解旋酶能使双链DNA解开，并且需要消耗ATP提供的能量，C错误；新的子链与母链通过氢键形成一个新的DNA分子，D错误。例3（多选）下图表示DNA复制的过程，结合图示分析，下列有关叙述错误的是（）起点宏制又/川川力川M复制叉，3*r5-k-前导链,一后随链,延伸'¾三三Iiiiiiiiiii/'起I点A.DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开B.DNA的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反C.从图示可知，DNA具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间D.DNA的复制需要DNA聚合酶将单个核糖核甘酸连接成DNA片段答案CD解析复制过程首先需要解旋，解旋酶断开氢键，解开螺旋，形成两条模板链，A正确；DNA复制从起点开始双向复制，生成的两条子链的方向相反，B正确；虽然DNA具有多起点复制的特点，但图中所示每条链只沿一个起点在复制，C错误；DNA聚合酶将单个脱氧核甘酸连接成DNA片段，D错误。例4用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞喀咤60个，该DNA分子在14N的培养液中连续复制5次。下列有关判断错误的是（）A.含有15N的DNA分子有2个B.只含有14N的DNA分子占15/16C.复制过程中共需腺喋口令脱氧核甘酸1280个D.第5次复制时需腺喋吟脱氧核甘酸640个答案C解析DNA分子进行半保留复制，不论经过几次复制，含有5n的DNA分子总是2个，A正确；复制5次共得到25=32（个）DNA分子，只含有醇N的DNA分子数为322=30（个），占15/16,B正确；该DNA分子含有100个碱基对，其中有胞喀咤60个，则含有腺喋吟（200120）/2=40（个），复制过程中共需腺嘿吟脱氧核甘酸40×（25-l）=l240（个），C错误；第5次复制时需腺喋吟脱氧核甘酸40X（252,=640（个），D正确。课堂小结思维导图晨读必背LDNA复制需要模板、原料以及酶和能量等基本条件。2.DNA复制的特点是边解旋边复制和半IDNA的复制）.I.保留复制。对DNA复DNA半保留复DNA复制DNA复I制的推测Il制的实验证据11的过程制的相r-i-I方法II关计算I半全1假说一演绎法I解旋I保保I襄S合成，链）W画形成子代dna3 .DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板;通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。4 .DNA复制的场所并非只在细胞核中，线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。5 .并非所有细胞都进行DNA复制，只有分裂的细胞才能进行DNA复制。随堂检测1 .下列细胞结构中，不会发生DNA复制的是（）A.线粒体B.核糖体C细胞核D.叶绿体答案B解析线粒体、叶绿体和细胞核中都含有DNA,都能进行DNA复制，核糖体中不含DNA,不会发生DNA复制，B符合题意。2 .以DNA的一条链“一TAG”为模板，经复制后的子链是（）A.“一TAG"B.“一AUC"C.“一ATC"D.“一TUG"答案C解析DNA分子复制时遵循严格的碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对，故以DNA的一条链“一TAG”为模板,经复制后的子锥是“一ATC”,C正确。3 .下列有关证明DNA进行半保留复制的实验说法，错误的是（）A.本实验利用了同位素标记技术B.细胞分裂一次即DNA复制一次C.离心后DNA在试管中的位置与其相对分子质量有关D.本实验说明DNA具有边解旋边复制的特点答案D解析证明DNA进行半保留复制的实验利用了同位素标记技术，A正确；大肠杆菌细胞分裂一次，DNA复制了一次，B正确；离心后DNA在试管中的位置与其相对分子质量有关，C正确；本实验说明DNA具有半保留复制的特点，D错误。4 .（多选）用一个32p标记的噬菌体侵染在yP环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有加个碱基对，其中胞嗓喘有个。下列叙述正确的是（）A.大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等B.噬菌体DNA含有（2加+）个氢键C.该噬菌体繁殖4次，子代中只有14个含有3PD.噬菌体DNA第4次复制共需要8（加一）个腺喋吟脱氧核甘酸答案ABD解析噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成,其DNA的复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶和ATP等，A正确；DNA上有加个碱基对，其中胞喀咤有个，A、T有（加一）个，因此氢键个数=2（加一）+3=（2m+）个，B正确；子代噬菌体中有16个含3P,C错误；噬菌体DNA第4次复制共需要腺喋吟脱氧核甘酸=Q423）（,一）=8（z）个，D正确。